岳絢

[摘要]媒體技術(shù)的革新帶來教育技術(shù)的變革，現(xiàn)在我們常用的教學(xué)平臺都是以積件教材理論構(gòu)建完成的。在使用過程中遇到一些問題。本文以3D打印課程為例，從積件教材出發(fā)，探索與設(shè)計智慧化教材。主要改進(jìn)包括：使用人工智能技術(shù)，加入“智能學(xué)習(xí)助手”;利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，加入包括VR和AR的“沉浸體驗(yàn)館";利用移動互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用軟件開發(fā)技術(shù)，加入“學(xué)習(xí)朋友圈”模塊。讓讀者能既能沉浸體驗(yàn)學(xué)習(xí)場景和生產(chǎn)過程，又有智能助手協(xié)助學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)朋友圈信息的分享與互動。

[關(guān)鍵詞]智慧化教材;3D打印;全媒體

[中圖分類號]G642

[文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A

[文章編號]1671-5918（2019）09-0146-02

doi：10.3969/j.issn.1671-5918.2019.09.066

[本刊網(wǎng)址]http：//www.hbxb.net

一、引言

教材是我國教育行業(yè)使用的基本資料，教材內(nèi)容決定了學(xué)習(xí)基礎(chǔ)信息，因此教材內(nèi)容和形式，對提高學(xué)習(xí)質(zhì)量具有積極的意義。隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，傳統(tǒng)出版業(yè)開始轉(zhuǎn)型，紙質(zhì)教材已經(jīng)不能滿足市場的需要，數(shù)字教材也已進(jìn)入教學(xué)過程。現(xiàn)有的數(shù)字教材一般分為三個層次：印刷教材數(shù)字化、含有音頻或視頻的多媒體數(shù)字教材、積件教材。

二、多媒體教材智慧化演化趨勢

（一）印刷教材數(shù)字化。印刷教材是數(shù)字化的最基本體現(xiàn)，是靜態(tài)的電子書。主要優(yōu)點(diǎn)是節(jié)約能源、綠色環(huán)保、減輕學(xué)生書包的重量、便于攜帶。

（二）含有音頻或視頻的多媒體數(shù)字教材。此類教材以傳統(tǒng)紙質(zhì)教材為基礎(chǔ)，利用互聯(lián)網(wǎng)或其他存儲媒介，加入了視頻、音頻、課件、動畫等多媒體內(nèi)容?？陕?、可看，便于讀者自學(xué)。多媒體信息使教學(xué)生動有趣，提高了知識的接收時效。

（三）積件教材。十年前，多媒體教材經(jīng)歷了從課件到積件的轉(zhuǎn)變。積件是根據(jù)學(xué)習(xí)需要運(yùn)用多媒體信息資源的學(xué)習(xí)軟件系統(tǒng)。積件是由積件庫和軟件學(xué)習(xí)平臺構(gòu)成。積件庫將大量的知識信息素材提供給學(xué)生自由使用，積件庫包含多媒體素材庫、維教學(xué)單元庫、虛擬積件資源庫、資料呈現(xiàn)方式庫和教學(xué)策略庫等。軟件學(xué)習(xí)平臺是積件庫的軟件環(huán)境。積件是一個靈活加工，自由組合學(xué)習(xí)信息資源庫的過程，學(xué)習(xí)者可以在組合平臺上進(jìn)行學(xué)習(xí)或者交流。

三、全媒體模式下智慧化教材建設(shè)的創(chuàng)新與實(shí)踐策略——以3D打印課程為例

積件系統(tǒng)分為兩個部分：積件庫與積件組合平臺。積件庫包含學(xué)習(xí)資料和表現(xiàn)方式，積件庫將每一個獨(dú)立的知識點(diǎn)作為基本單元，稱為基元。積件組合平臺是方便用戶選擇積件資源庫中資源設(shè)計生產(chǎn)，有對基元進(jìn)行管理和查詢的功能。積件教材的優(yōu)點(diǎn)是，知識點(diǎn)明確，可查。在使用過程中會遇到以下一些問題：①學(xué)習(xí)方法單一，學(xué)習(xí)者被動學(xué)習(xí)，缺乏興趣;②學(xué)習(xí)者難以實(shí)踐，理實(shí)耦合度低;③學(xué)習(xí)過程缺乏雙向溝通。下文以“3D打印”課程為例，分析積件教材的缺點(diǎn)。

1.3D打印的工作流程有：造型設(shè)計、打印材料選擇、建模、打印機(jī)設(shè)置、打印、后期處理模型等步驟。如果要通過打印一個PLA材料的魯班鎖，讓學(xué)生了解3D打印的工作流程。積件教材采用的方法是：按工作流程或者知識點(diǎn)錄制多個小視頻，讓讀者觀看學(xué)習(xí)。因?yàn)閷W(xué)習(xí)時間長，學(xué)習(xí)方法單調(diào)枯燥，學(xué)習(xí)者會在學(xué)習(xí)過程中產(chǎn)生厭學(xué)的心理。如果在積件教材中加入AR的手段，讓讀者手持魔法棒，瞬間完成建模、打印等過程，能讓讀者快速理解整個工作流程，在一開始就享受到工作成果帶來的樂趣。學(xué)習(xí)過程的趣味化，不但能解決學(xué)習(xí)者被動學(xué)習(xí)的問題，還能吸引很多新學(xué)員。

2.3D打印是增材制造，有些打印材料的價格以克為單位購買，例如鈦合金的價格是3元/克。如需復(fù)原一件古墓中出土的金絲軟猬甲。完成了造型的設(shè)計與建模，卻因?yàn)榇蛴〔牧系陌嘿F或者其他問題，不能在3D打印機(jī)上完成打印，無法預(yù)知打印結(jié)果，不能判斷前期的設(shè)計是否合理。如果我們在積件教材中加入VR技術(shù)，使用三維建模軟件3dsMax完成三維模型的創(chuàng)建工作，利用Unity3D制作VR作品，完成虛擬的打印車間，生成可執(zhí)行文件。讓學(xué)習(xí)者游歷其間，在虛擬打印車間，完成打印工作。完成的虛擬打印作品，利用AR技術(shù)，讓真人在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)中試穿，測試打印作品的品質(zhì)。這樣不但可以節(jié)約打印成本，縮短重復(fù)的操作過程，得到數(shù)據(jù)，還可以觸發(fā)學(xué)習(xí)者的興趣，激發(fā)學(xué)習(xí)者的形象思維能力。

3.積件系統(tǒng)上雖然有大量的知識信息提供給學(xué)習(xí)者自由使用，但是大多延續(xù)傳統(tǒng)教學(xué)中的單向灌輸方式進(jìn)行教學(xué)，教學(xué)內(nèi)容死板，缺乏雙向的溝通。在系統(tǒng)中加入含有多媒體信息識別模塊的智能學(xué)習(xí)助手和學(xué)習(xí)朋友圈。例如當(dāng)我們學(xué)到“3D打印材料的選擇”這一章節(jié)，有很多需要熟記的概念，可以語音聯(lián)系助手，讓它幫助實(shí)現(xiàn)自動整理筆記。整理好的筆記或解決不了的疑問，分享到學(xué)習(xí)朋友圈中，就會獲得交流和幫助。

為了解決以上問題，本文嘗試在全媒體模式下，即可以使用全部的傳播工具，雜志、電影、網(wǎng)絡(luò)、電視、手機(jī)端、通訊端、甚至游戲手柄、3D眼鏡、AR頭盔等，對智慧化教材進(jìn)行一些改進(jìn)。全媒體的優(yōu)勢是能通過受眾的不同需要，給讓人類提供最恰當(dāng)、最細(xì)致的多種感官的媒體服務(wù)。全媒體的特點(diǎn)是信息傳遞全時在線、即時傳輸。全媒體模式下智慧化教材是即能讓學(xué)習(xí)者沉浸體驗(yàn)學(xué)習(xí)場景和生產(chǎn)過程，又可以隨時分享學(xué)習(xí)收獲和疑問，也有智能助手協(xié)助學(xué)習(xí)，還會因?yàn)閷W(xué)習(xí)形式類似于打游戲，能吸引各種年齡的學(xué)習(xí)者。

全媒體模式下智慧化教材支持多種終端學(xué)習(xí)平臺，如PC端、手機(jī)客戶端等。包括資源管理和功能管理兩大模塊。

資源管理包括：學(xué)習(xí)資料庫、案例展示庫、資料素材庫、學(xué)習(xí)策略庫和沉浸體驗(yàn)庫。沉浸體驗(yàn)庫分為VR體驗(yàn)館和AR體驗(yàn)館。VR體驗(yàn)館是利用三維軟件創(chuàng)建的可進(jìn)行虛擬仿真的設(shè)備加工車間。AR體驗(yàn)館是能進(jìn)行實(shí)物與虛擬加工產(chǎn)品的設(shè)備檢測車間。資源管理庫里面的內(nèi)容大多數(shù)采用講授法和實(shí)踐法進(jìn)行學(xué)習(xí)探究。

功能管理包括：智能學(xué)習(xí)助手和學(xué)習(xí)朋友圈。智能學(xué)習(xí)助手既是老師，又是助手，它具備語音識別技術(shù)和圖像識別能力，可以檢索、查詢、糾錯、歸納、整理等功能。學(xué)習(xí)朋友圈是相似專業(yè)背景下的“學(xué)習(xí)型”朋友圈，發(fā)圈逛圈的目的都是為了討論知識碎片，合作學(xué)習(xí)。學(xué)習(xí)朋友圈的學(xué)習(xí)目標(biāo)，有五個模塊：①掌握基礎(chǔ)知識和技能;②學(xué)會思考問題和解決問題的能力;③培養(yǎng)學(xué)習(xí)者的語言表達(dá)和文字書寫能力;④培養(yǎng)積極的學(xué)習(xí)態(tài)度;⑤培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

四、全媒體模式下智慧化教材的演化趨勢

（一）交互自然化。智慧化教材的交互性，具體體現(xiàn)在教材內(nèi)容與學(xué)習(xí)者之間，場景與人的交互、人機(jī)交互和人人交互。學(xué)習(xí)者可以借助VR、AR技術(shù)在虛擬學(xué)習(xí)場景中沉浸體驗(yàn)數(shù)字教材。讀者可以借助語音識別技術(shù)或者圖像識別技術(shù)，聯(lián)系智能學(xué)習(xí)助手，進(jìn)行溝通交流、答疑解惑、完成進(jìn)行協(xié)作式學(xué)習(xí)。也可以通過“學(xué)習(xí)朋友圈”把筆記和標(biāo)注，展示作品，交流出錯點(diǎn)，方案改進(jìn)策略等“分享到微博“分享到朋友圈“分享給好友”等形式，鼓勵信息接收者將信息進(jìn)行多方分享與傳遞。

（二）場景可視化，教材體驗(yàn)化，理實(shí)結(jié)合化。使用VR技術(shù)，以第一人稱的視角沉浸體驗(yàn)學(xué)習(xí)生產(chǎn)場景。為了啟發(fā)學(xué)習(xí)者的創(chuàng)新能力，智能化教材引入VR、AR功能，創(chuàng)建虛擬實(shí)踐場館，提高學(xué)生實(shí)踐操作能力。學(xué)生可以戴上頭盔顯示器，把真實(shí)世界與電腦虛擬場景結(jié)合起來，感知一些現(xiàn)實(shí)生活中不能感受到的新信息，將概念可視化，將生產(chǎn)過程虛擬化，測試結(jié)果仿真化，學(xué)習(xí)過程體驗(yàn)化，理論實(shí)際結(jié)合化。

（三）教材多維化，吸引力至上。傳統(tǒng)學(xué)習(xí)，拓展資料有限。在全媒體時代，可以實(shí)現(xiàn)任何人、任何時間、任何地點(diǎn)、以任何終端獲得任何想要的信息。電視、電腦、手機(jī)等多種終端都可以促進(jìn)學(xué)習(xí)效率?？梢岳迷贫斯ぞ?，借用其他學(xué)習(xí)資源。設(shè)計上要充分利用各種新技術(shù)，為每個知識點(diǎn)選擇最恰當(dāng)?shù)拿襟w表現(xiàn)方式，將多種優(yōu)勢集于一身，成為一個功能強(qiáng)大、資料齊全、界面優(yōu)美、導(dǎo)航清晰、多項(xiàng)互動的、類似于玩游戲的有趣的學(xué)習(xí)環(huán)境。

（四）技術(shù)的融合。隨著大量新技術(shù)的出現(xiàn)，全媒體概念的提出，將支持各種應(yīng)用系統(tǒng)的融合和擴(kuò)展，能夠通過傳感器節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的物聯(lián)網(wǎng)，全方位感知不同學(xué)習(xí)模塊的特征，將現(xiàn)實(shí)的物理空間與虛擬的數(shù)字空間進(jìn)行有機(jī)的融合。在技術(shù)領(lǐng)域，為簡化研究難度，通常將技術(shù)進(jìn)行單一化概述，如物聯(lián)網(wǎng)討論人與物，物與物之間的信息傳遞;大數(shù)據(jù)對已有數(shù)據(jù)進(jìn)行深度分析以獲取有用結(jié)論;人工智能關(guān)注以人的思維進(jìn)行各項(xiàng)工作任務(wù);虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)全專業(yè)平臺的虛擬化。通過各個教材模塊的情景分析，實(shí)際應(yīng)用中處于物理層的技術(shù)之間也是相互融合的。如智慧化教材中加入“智能組卷”，會根據(jù)學(xué)生個性特點(diǎn)進(jìn)行相應(yīng)測試，這就涉及信息的獲取存儲，大數(shù)據(jù)的深度挖掘，形成建議策略，人工智能對其進(jìn)行篩選與決策，以上任務(wù)可能運(yùn)算復(fù)雜，需要云技術(shù)對其進(jìn)行篩選與決策。智能化教材是多種技術(shù)的融合過程的產(chǎn)物。

五、結(jié)語

習(xí)近平總書記強(qiáng)調(diào)，要“使互聯(lián)網(wǎng)這個最大變量變成事業(yè)發(fā)展的最大增量”。處身互聯(lián)互通的移動時代，一切變化皆有可能。大數(shù)據(jù)、虛擬仿真技術(shù)日臻成熟，5G商用在即，人工智能發(fā)展迅猛，面向未來，怎樣匯聚資源，打造全媒體模式下智慧化教材，已經(jīng)不光是教師、出版從業(yè)者的問題。全媒體智慧化教材是現(xiàn)代社會信息傳播發(fā)展的鏈條中的重要一環(huán)，一個“萬物皆媒”的全媒體時代漸行漸近。

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